專利名稱：鈰鋯復(fù)合氧化物拋光粉制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈰鋯復(fù)合氧化物拋光粉制備方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展和半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)的不斷減小，化學(xué)機(jī)械拋光 (Chemical Mechanical Polishing,CMP)在半導(dǎo)體制造過(guò)程中提供全局平坦化所發(fā)揮的作用越來(lái)越大。拋光液是CMP的關(guān)鍵要素之一，拋光液的性能直接影響到拋光速率和拋光后表面的質(zhì)量。拋光液一般由超細(xì)固體拋光粉粒子(如納米或亞微米 ^203、&02，5 02、Α1203 粒子)，表面活性劑，PH值調(diào)節(jié)劑等組成，其中拋光粉粒子提供研磨作用，是化學(xué)機(jī)械拋光加工過(guò)程中的核心材料。紅粉(Fe2O3)是歷史上最早應(yīng)用于玻璃拋光的拋光粉，十六世紀(jì)就有文獻(xiàn)記載，在歐洲出現(xiàn)了用人工制造的氧化鐵粉拋光眼鏡片的作坊，幾百年來(lái)紅粉經(jīng)過(guò)不斷的改良，直到二十世紀(jì)四十年代，它還是主要的玻璃拋光粉。經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐，人們對(duì)拋光粉的認(rèn)識(shí)不斷深化，人們開(kāi)始嘗試使用稀土氧化物作為拋光粉。目前，鈰基拋光粉是最廣泛使用的拋光粉，與其它拋光粉相比，鈰基拋光粉具有化學(xué)活性強(qiáng)、拋光效率高、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)、工件合格率高和易清洗等優(yōu)點(diǎn)。近年的研究表明，通過(guò)對(duì)氧化鈰磨料粒子的包覆、摻雜或表面改性，所合成的氧化鈰復(fù)合磨料的拋光性能可以得到進(jìn)一步提升。例如，在氧化鈰拋光磨料粒子外面包覆一層較硬的物質(zhì)，可以提高其拋光速率的同時(shí)也保持了較高的選擇性；而在氧化鈰磨料粒子外面包覆一層較軟的物質(zhì)，則可在保持其較高拋光速率的基礎(chǔ)上改善其拋光表面質(zhì)量。專利 200910044264. 6報(bào)道了一種氧化鋯研磨液的生產(chǎn)工藝，但是氧化鋯(ZrO2)磨料較軟，以其為原料制成的拋光劑應(yīng)用僅限于軟材質(zhì)球面玻璃的拋光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鈰鋯復(fù)合氧化物拋光粉制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的實(shí)缺陷，滿足有關(guān)領(lǐng)域的需要。本發(fā)明的鈰鋯復(fù)合氧化物拋光粉的制備方法，包括如下步驟(1)將不溶性鈰鹽，配制成重量固含量為5-10%的漿料，球磨粉碎至漿料中顆粒平均粒度D50分布于0. 55-0. 75 μ m, D90分布于1. 1-1. 4 μ m ；所述的不溶性鈰鹽為鈰的碳酸鹽、草酸鹽或氫氧化鹽；(2)將鋯的可溶性鹽加入步驟(1)的產(chǎn)物，然后加入沉淀劑至體系的PH為 1.8-11.0，沉淀步驟(1)的產(chǎn)物中的鋯離子，繼續(xù)攪拌1-2小時(shí)，然后靜置陳化3-5小時(shí)，脫水后在60-80°C下干燥6-12小時(shí)；所述的鋯的可溶性鹽為硝酸鋯或氧氯化鋯中的一種以上；鋯與鈰的摩爾比為2 8 8 2 ；所述沉淀劑為重量濃度20 40%的氨水、碳酸氫銨或草酸；
沉淀劑選擇，可依據(jù)鈰鹽的類型而定，具體配對(duì)原則如下所列當(dāng)以碳酸鈰作為鈰源時(shí)，選取碳酸氫銨作為沉淀劑；當(dāng)以氫氧化鈰為鈰源時(shí)選取氨水作為沉淀劑；當(dāng)以草酸鈰為鈰源時(shí)選取草酸作為沉淀劑；(3)焙燒步驟⑵的產(chǎn)物在850-1000°C下焙燒3-8小時(shí)，氣流粉碎至顆粒平均粒度D5tl分布于1. 50-2. 50 μ m, D90分布于3. 0-5. Oym,獲得鈰鋯復(fù)合氧化物拋光粉。采用本發(fā)明的方法制備得到的CeO2-^O2復(fù)合氧化物拋光粉，顆粒尺寸較小，尺寸分布范圍窄，對(duì)玻璃基片具有拋光速率快、劃傷少和耐磨性高的性能特征，具有顯著的協(xié)同拋光作用。


圖1為所碳酸鈰球磨后的粒度分布圖。圖2為CeO2-^O2復(fù)合氧化物氣流粉碎后的粒度分布圖。圖3為所合成CeO2-^O2復(fù)合氧化物拋光粉XRD譜圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(1)球磨粉碎稱取^Og碳酸鈰(CO3) 3 · SH2O)作為鈰源，加入2;340g去離子水中攪拌分散，配制成固含量為IOwt %的漿料進(jìn)行高能球磨粉碎，直至對(duì)應(yīng)漿料中顆粒平均粒度D5q等于0. 66 μ m, D90等于1. 16 μ m(如圖1所示)；(2)沉淀混合向步驟(1)的產(chǎn)物中加入373. 2g硝酸鋯(Zr (NO3) 4 · 5H20)，攪拌均勻配制成Ce Zr = 5 5(摩爾比)的混合漿料，向混合漿液中緩慢加入碳酸氫銨溶液 (濃度為IOwt % )沉淀鋯離子，當(dāng)混合溶液pH達(dá)到7. 0左右時(shí)，沉淀結(jié)束，繼續(xù)攪拌混合溶液1小時(shí)，然后靜置陳化3小時(shí)，脫水后在80°C下干燥6小時(shí)；(3)焙燒步驟O)的產(chǎn)物在850°C下焙燒8小時(shí)，得到鈰鋯復(fù)合氧化物；(4)粉碎將獲得的鈰鋯復(fù)合氧化物氣流粉碎至顆粒平均粒度D5tl為1.67 μ m， D9tl為4. M μ m(如圖2所示)，所得產(chǎn)物即為CeO2-^O2復(fù)合氧化物拋光粉，圖3為所合成 CeO2-ZrO2復(fù)合氧化物XRD譜圖。實(shí)施例2(1)球磨粉碎稱取200g氫氧化鈰作為鈰源(對(duì)應(yīng)CeO2含量為80Wt% )，加入 3800g去離子水中攪拌分散，配制成固含量約為5wt%的漿料進(jìn)行高能球磨粉碎，直至對(duì)應(yīng)漿料中顆粒平均粒度D5tl為0. 7 μ m，D9tl為1. 2 μ m ；(2)沉淀混合向步驟(1)的產(chǎn)物中加入99. Sg硝酸鋯(Zr (NO3) 4 · 5H20)，攪拌均勻配制成Ce Zr = S 2(摩爾比)的混合漿料，向混合漿液中緩慢加入氨水(濃度為 30wt% )沉淀鋯離子，當(dāng)混合溶液pH達(dá)到10. 0左右時(shí)，沉淀結(jié)束，繼續(xù)攪拌混合溶液2小時(shí)，然后靜置陳化5小時(shí)，脫水后在80°C下干燥12小時(shí)；(3)焙燒步驟O)的產(chǎn)物在1000°C下焙燒3小時(shí)，得到鈰鋯復(fù)合氧化物；(4)粉碎將獲得的鈰鋯復(fù)合氧化物氣流粉碎至顆粒平均粒度D5tl為2. 45 μ m, D90 為4. 94 μ m,所得產(chǎn)物即為CeO2-^O2復(fù)合氧化物拋光粉。
實(shí)施例3(1)球磨粉碎稱取200g草酸鈰作為鈰源(Ce (C2O4) 3 · 9H20)，加入1800g去離子水中攪拌分散，配制成固含量為IOwt%的漿料進(jìn)行高能球磨粉碎，直至對(duì)應(yīng)漿料中顆粒平均粒度 D5tl 為 0. 72 μ m, D90 為 1. 33 μ m ；(2)沉淀混合向步驟(1)的產(chǎn)物中加入730g氧氯化鋯(&0C12 -SH2O)，攪拌均勻配制成Ce Zr = 2 8 (摩爾比)的混合漿料，向混合漿液中，邊攪拌邊緩慢加入草酸溶液(濃度為20wt%)沉淀鋯離子，當(dāng)靜置后所取上清液中滴加草酸不再有沉淀產(chǎn)生，沉淀結(jié)束(PH值約為2. 0)，繼續(xù)攪拌混合溶液2小時(shí)，然后靜置陳化5小時(shí)，脫水后在80°C下干燥 10小時(shí)；(3)焙燒步驟O)的產(chǎn)物在950°C下焙燒4小時(shí)，得到鈰鋯復(fù)合氧化物；(4)粉碎將獲得的鈰鋯復(fù)合氧化物氣流粉碎至顆粒平均粒度D5tl分布于1. 83 μ m, D90分布于4. 84 μ m,所得產(chǎn)物即為CeO2-^O2復(fù)合氧化物拋光粉。
權(quán)利要求
1.鈰鋯復(fù)合氧化物拋光粉制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將不溶性鈰鹽配制成漿料，球磨粉碎至漿料中顆粒平均粒度D5tl分布于0.55-0. 75 μ m, D90 分布于 1. 1-1. 4 μ m ；(2)將鋯的可溶性鹽加入步驟(1)的產(chǎn)物，然后加入沉淀劑沉淀，靜置陳化，脫水干燥； 所述沉淀劑為重量濃度20 40%的氨水、碳酸氫銨或草酸；(3)焙燒步驟( 的產(chǎn)物在850-1000°C下焙燒3-8小時(shí)，氣流粉碎至顆粒平均粒度D5tl 分布于1. 50-2. 50 μ m, D90分布于3. 0-5. Oym,獲得CeO2-ZrO2復(fù)合氧化物拋光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟O)中，加入沉淀劑至體系的PH為1.8-11. 0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將不溶性鈰鹽，配制成重量固含量為 5-10%的漿料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將鋯的可溶性鹽加入步驟(1)的產(chǎn)物，然后加入沉淀劑沉淀至體系的PH為1. 8-11. 0，繼續(xù)攪拌1-2小時(shí)，靜置陳化3-5小時(shí)，脫水后在60-80°C下干燥6-12小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的不溶性鈰鹽為鈰的碳酸鹽、草酸鹽或氫氧化鹽；所述的鋯的可溶性鹽為硝酸鋯或氧氯化鋯中的一種以上；當(dāng)以碳酸鈰作為鈰源時(shí)，選取碳酸氫銨作為沉淀劑； 當(dāng)以氫氧化鈰為鈰源時(shí)選取氨水作為沉淀劑； 當(dāng)以草酸鈰為鈰源時(shí)選取草酸作為沉淀劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，鋯與鈰的摩爾比為2 8 8 2。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鈰鋯復(fù)合氧化物拋光粉制備方法，包括如下步驟(1)將不溶性鈰鹽配制成漿料，球磨粉碎至漿料中顆粒平均粒度D50分布于0.55-0.75μm，D90分布于1.1-1.4μm；(2)將可溶性鋯鹽加入步驟(1)的產(chǎn)物，加入沉淀劑，靜置陳化，脫水干燥；沉淀劑為氨水、碳酸氫銨或草酸；(3)在850-1000℃下焙燒3-8小時(shí)，氣流粉碎，獲得鈰鋯復(fù)合氧化物拋光粉。得到的拋光粉，顆粒尺寸較小，尺寸分布范圍窄，對(duì)玻璃基片具有拋光速率快、劃傷少和耐磨性高的性能特征，具有顯著的協(xié)同拋光作用。
文檔編號(hào)C09G1/02GK102337085SQ20111030530
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者尹先升, 曹紅霞, 楊筱瓊, 蒙素玲, 趙月昌, 趙秀娟 申請(qǐng)人:上海華明高納稀土新材料有限公司